sys/netinet/ip_demux.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 2003, 2004 Jeffrey M. Hsu.  All rights reserved.
   3  * Copyright (c) 2003, 2004 The DragonFly Project.  All rights reserved.
   4  *
   5  * This code is derived from software contributed to The DragonFly Project
   6  * by Jeffrey M. Hsu.
   7  *
   8  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   9  * modification, are permitted provided that the following conditions
  10  * are met:
  11  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  15  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  16  * 3. Neither the name of The DragonFly Project nor the names of its
  17  *    contributors may be used to endorse or promote products derived
  18  *    from this software without specific, prior written permission.
  19  *
  20  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE COPYRIGHT HOLDERS AND CONTRIBUTORS
  21  * ``AS IS'' AND ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT
  22  * LIMITED TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS
  23  * FOR A PARTICULAR PURPOSE ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE
  24  * COPYRIGHT HOLDERS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT,
  25  * INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY OR CONSEQUENTIAL DAMAGES (INCLUDING,
  26  * BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS OR SERVICES;
  27  * LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED
  28  * AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY,
  29  * OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT
  30  * OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  31  * SUCH DAMAGE.
  32  */
  33
  34 #include "opt_inet.h"
  35 #include "opt_rss.h"
  36
  37 #include <sys/param.h>
  38 #include <sys/systm.h>
  39 #include <sys/kernel.h>
  40 #include <sys/socket.h>
  41 #include <sys/socketvar.h>
  42 #include <sys/thread.h>
  43 #include <sys/sysctl.h>
  44 #include <sys/globaldata.h>
  45
  46 #include <net/if.h>
  47 #include <net/netisr2.h>
  48 #include <net/toeplitz2.h>
  49
  50 #include <netinet/in_systm.h>
  51 #include <netinet/in.h>
  52 #include <netinet/in_var.h>
  53 #include <netinet/in_pcb.h>
  54 #include <netinet/ip.h>
  55 #include <netinet/ip_var.h>
  56 #include <netinet/tcp.h>
  57 #include <netinet/tcpip.h>
  58 #include <netinet/tcp_var.h>
  59 #include <netinet/udp.h>
  60 #include <netinet/udp_var.h>
  61
  62 /*
  63  * Toeplitz hash functions - the idea is to match the hardware.
  64  */
  65 static __inline int
  66 INP_MPORT_HASH_UDP(in_addr_t faddr, in_addr_t laddr,
  67                    in_port_t fport, in_port_t lport)
  68 {
  69         return toeplitz_hash(toeplitz_rawhash_addr(faddr, laddr));
  70 }
  71
  72 static __inline int
  73 INP_MPORT_HASH_TCP(in_addr_t faddr, in_addr_t laddr,
  74                    in_port_t fport, in_port_t lport)
  75 {
  76         return toeplitz_hash(
  77                toeplitz_rawhash_addrport(faddr, laddr, fport, lport));
  78 }
  79
  80 /*
  81  * Map a network address to a processor.
  82  */
  83 int
  84 tcp_addrcpu(in_addr_t faddr, in_port_t fport, in_addr_t laddr, in_port_t lport)
  85 {
  86         return (netisr_hashcpu(INP_MPORT_HASH_TCP(faddr, laddr, fport, lport)));
  87 }
  88
  89 /*
  90  * Not implemented yet, use protocol thread 0
  91  */
  92 int
  93 udp_addrcpu(in_addr_t faddr, in_port_t fport, in_addr_t laddr, in_port_t lport)
  94 {
  95 #ifdef notyet
  96         return (netisr_hashcpu(INP_MPORT_HASH_UDP(faddr, laddr, fport, lport)));
  97 #else
  98         return 0;
  99 #endif
 100 }
 101
 102 /*
 103  * If the packet is a valid IP datagram, upon returning of this function
 104  * following things are promised:
 105  *
 106  * o  IP header (including any possible IP options) and any data preceding
 107  *    IP header (usually linker layer header) are in one mbuf (m_len).
 108  * o  IP header length is not less than the minimum (sizeof(struct ip)).
 109  * o  IP total length is not less than IP header length.
 110  * o  IP datagram resides completely in the mbuf chain,
 111  *    i.e. pkthdr.len >= IP total length.
 112  *
 113  * If the packet is a UDP datagram,
 114  * o  IP header (including any possible IP options) and UDP header are in
 115  *    one mbuf (m_len).
 116  * o  IP total length is not less than (IP header length + UDP header length).
 117  *
 118  * If the packet is a TCP segment,
 119  * o  IP header (including any possible IP options) and TCP header (including
 120  *    any possible TCP options) are in one mbuf (m_len).
 121  * o  TCP header length is not less than the minimum (sizeof(struct tcphdr)).
 122  * o  IP total length is not less than (IP header length + TCP header length).
 123  */
 124 boolean_t
 125 ip_lengthcheck(struct mbuf **mp, int hoff)
 126 {
 127         struct mbuf *m = *mp;
 128         struct ip *ip;
 129         int len, iphlen, iplen;
 130         struct tcphdr *th;
 131         int thoff;                              /* TCP data offset */
 132
 133         len = hoff + sizeof(struct ip);
 134
 135         /* The packet must be at least the size of an IP header. */
 136         if (m->m_pkthdr.len < len) {
 137                 ipstat.ips_tooshort++;
 138                 goto fail;
 139         }
 140
 141         /* The fixed IP header must reside completely in the first mbuf. */
 142         if (m->m_len < len) {
 143                 m = m_pullup(m, len);
 144                 if (m == NULL) {
 145                         ipstat.ips_toosmall++;
 146                         goto fail;
 147                 }
 148         }
 149
 150         ip = mtodoff(m, struct ip *, hoff);
 151
 152         /* Bound check the packet's stated IP header length. */
 153         iphlen = ip->ip_hl << 2;
 154         if (iphlen < sizeof(struct ip)) {       /* minimum header length */
 155                 ipstat.ips_badhlen++;
 156                 goto fail;
 157         }
 158
 159         /* The full IP header must reside completely in the one mbuf. */
 160         if (m->m_len < hoff + iphlen) {
 161                 m = m_pullup(m, hoff + iphlen);
 162                 if (m == NULL) {
 163                         ipstat.ips_badhlen++;
 164                         goto fail;
 165                 }
 166                 ip = mtodoff(m, struct ip *, hoff);
 167         }
 168
 169         iplen = ntohs(ip->ip_len);
 170
 171         /*
 172          * Check that the amount of data in the buffers is as
 173          * at least much as the IP header would have us expect.
 174          */
 175         if (m->m_pkthdr.len < hoff + iplen) {
 176                 ipstat.ips_tooshort++;
 177                 goto fail;
 178         }
 179
 180         /*
 181          * Fragments other than the first fragment don't have much
 182          * length information.
 183          */
 184         if (ntohs(ip->ip_off) & IP_OFFMASK)
 185                 goto ipcheckonly;
 186
 187         /*
 188          * The TCP/IP or UDP/IP header must be entirely contained within
 189          * the first fragment of a packet.  Packet filters will break if they
 190          * aren't.
 191          *
 192          * Since the packet will be trimmed to ip_len we must also make sure
 193          * the potentially trimmed down length is still sufficient to hold
 194          * the header(s).
 195          */
 196         switch (ip->ip_p) {
 197         case IPPROTO_TCP:
 198                 if (iplen < iphlen + sizeof(struct tcphdr)) {
 199                         ++tcpstat.tcps_rcvshort;
 200                         goto fail;
 201                 }
 202                 if (m->m_len < hoff + iphlen + sizeof(struct tcphdr)) {
 203                         m = m_pullup(m, hoff + iphlen + sizeof(struct tcphdr));
 204                         if (m == NULL) {
 205                                 tcpstat.tcps_rcvshort++;
 206                                 goto fail;
 207                         }
 208                         ip = mtodoff(m, struct ip *, hoff);
 209                 }
 210                 th = (struct tcphdr *)((caddr_t)ip + iphlen);
 211                 thoff = th->th_off << 2;
 212                 if (thoff < sizeof(struct tcphdr) ||
 213                     thoff + iphlen > ntohs(ip->ip_len)) {
 214                         tcpstat.tcps_rcvbadoff++;
 215                         goto fail;
 216                 }
 217                 if (m->m_len < hoff + iphlen + thoff) {
 218                         m = m_pullup(m, hoff + iphlen + thoff);
 219                         if (m == NULL) {
 220                                 tcpstat.tcps_rcvshort++;
 221                                 goto fail;
 222                         }
 223                 }
 224                 break;
 225         case IPPROTO_UDP:
 226                 if (iplen < iphlen + sizeof(struct udphdr)) {
 227                         ++udp_stat.udps_hdrops;
 228                         goto fail;
 229                 }
 230                 if (m->m_len < hoff + iphlen + sizeof(struct udphdr)) {
 231                         m = m_pullup(m, hoff + iphlen + sizeof(struct udphdr));
 232                         if (m == NULL) {
 233                                 udp_stat.udps_hdrops++;
 234                                 goto fail;
 235                         }
 236                 }
 237                 break;
 238         default:
 239 ipcheckonly:
 240                 if (iplen < iphlen) {
 241                         ++ipstat.ips_badlen;
 242                         goto fail;
 243                 }
 244                 break;
 245         }
 246
 247         m->m_flags |= M_LENCHECKED;
 248         *mp = m;
 249         return TRUE;
 250
 251 fail:
 252         if (m != NULL)
 253                 m_freem(m);
 254         *mp = NULL;
 255         return FALSE;
 256 }
 257
 258 /*
 259  * Assign a protocol processing thread to a packet.  The IP header is at
 260  * offset (hoff) in the packet (i.e. the mac header might still be intact).
 261  *
 262  * This function can blow away the mbuf if the packet is malformed.
 263  */
 264 void
 265 ip_hashfn(struct mbuf **mptr, int hoff, int dir)
 266 {
 267         struct ip *ip;
 268         int iphlen;
 269         struct tcphdr *th;
 270         struct udphdr *uh;
 271         struct mbuf *m;
 272         int hash;
 273
 274         if (!ip_lengthcheck(mptr, hoff))
 275                 return;
 276
 277         m = *mptr;
 278         ip = mtodoff(m, struct ip *, hoff);
 279         iphlen = ip->ip_hl << 2;
 280
 281         /*
 282          * XXX generic packet handling defrag on CPU 0 for now.
 283          */
 284         if (ntohs(ip->ip_off) & (IP_MF | IP_OFFMASK)) {
 285                 hash = 0;
 286                 goto back;
 287         }
 288
 289         switch (ip->ip_p) {
 290         case IPPROTO_TCP:
 291                 th = (struct tcphdr *)((caddr_t)ip + iphlen);
 292                 hash = INP_MPORT_HASH_TCP(ip->ip_src.s_addr, ip->ip_dst.s_addr,
 293                     th->th_sport, th->th_dport);
 294                 break;
 295
 296         case IPPROTO_UDP:
 297                 uh = (struct udphdr *)((caddr_t)ip + iphlen);
 298                 hash = INP_MPORT_HASH_UDP(ip->ip_src.s_addr, ip->ip_dst.s_addr,
 299                     uh->uh_sport, uh->uh_dport);
 300                 break;
 301
 302         default:
 303                 hash = 0;
 304                 break;
 305         }
 306 back:
 307         m->m_flags |= M_HASH;
 308         m->m_pkthdr.hash = hash;
 309 }
 310
 311 void
 312 ip_hashfn_in(struct mbuf **mptr, int hoff)
 313 {
 314         ip_hashfn(mptr, hoff, IP_MPORT_IN);
 315 }
 316
 317 /*
 318  * Verify and adjust the hash value of the packet.
 319  *
 320  * Unlike ip_hashfn(), the packet content is not accessed.  The packet info
 321  * (pi) and the hash of the packet (m_pkthdr.hash) is used instead.
 322  *
 323  * Caller has already made sure that m_pkthdr.hash is valid, i.e. m_flags
 324  * has M_HASH set.
 325  */
 326 void
 327 ip_hashcheck(struct mbuf *m, const struct pktinfo *pi)
 328 {
 329         KASSERT((m->m_flags & M_HASH), ("no valid packet hash"));
 330
 331         /*
 332          * XXX generic packet handling defrag on CPU 0 for now.
 333          */
 334         if (pi->pi_flags & PKTINFO_FLAG_FRAG) {
 335                 m->m_pkthdr.hash = 0;
 336                 return;
 337         }
 338
 339         switch (pi->pi_l3proto) {
 340         case IPPROTO_TCP:
 341         case IPPROTO_UDP:
 342                 break;
 343
 344         default:
 345                 /* Let software calculate the hash */
 346                 m->m_flags &= ~M_HASH;
 347                 break;
 348         }
 349 }
 350
 351 /*
 352  * This is used to map a socket to a message port for sendmsg() and friends.
 353  * It is not called for any other purpose.  In the case of TCP we just return
 354  * the port already installed in the socket.
 355  */
 356 lwkt_port_t
 357 tcp_soport(struct socket *so, struct sockaddr *nam,
 358            struct mbuf **dummy __unused)
 359 {
 360         return(so->so_port);
 361 }
 362
 363 /*
 364  * Used to route icmp messages to the proper protocol thread for ctlinput
 365  * operation.
 366  */
 367 lwkt_port_t
 368 tcp_ctlport(int cmd, struct sockaddr *sa, void *vip)
 369 {
 370         struct ip *ip = vip;
 371         struct tcphdr *th;
 372         struct in_addr faddr;
 373         int cpu;
 374
 375         faddr = ((struct sockaddr_in *)sa)->sin_addr;
 376         if (sa->sa_family != AF_INET || faddr.s_addr == INADDR_ANY)
 377                 return(NULL);
 378         if (ip == NULL || PRC_IS_REDIRECT(cmd) || cmd == PRC_HOSTDEAD) {
 379                 /*
 380                  * A new message will be allocated later to save necessary
 381                  * information and will be forwarded to all network protocol
 382                  * threads in the following way:
 383                  *
 384                  * (the the thread owns the msgport that we return here)
 385                  * netisr0 <--+
 386                  *    |       |
 387                  *    |       |
 388                  *    |       |
 389                  *    +-------+
 390                  *     sendmsg
 391                  *     [msg is kmalloc()ed]
 392                  *
 393                  *
 394                  * Later on, when the msg is received by netisr0:
 395                  *
 396                  *         forwardmsg         forwardmsg
 397                  * netisr0 ---------> netisr1 ---------> netisrN
 398                  *                                       [msg is kfree()ed]
 399                  */
 400                 return cpu0_ctlport(cmd, sa, vip);
 401         } else {
 402                 th = (struct tcphdr *)((caddr_t)ip + (ip->ip_hl << 2));
 403                 cpu = tcp_addrcpu(faddr.s_addr, th->th_dport,
 404                                   ip->ip_src.s_addr, th->th_sport);
 405         }
 406         return(netisr_cpuport(cpu));
 407 }
 408
 409 lwkt_port_t
 410 tcp_addrport(in_addr_t faddr, in_port_t fport, in_addr_t laddr, in_port_t lport)
 411 {
 412         return(netisr_cpuport(tcp_addrcpu(faddr, fport, laddr, lport)));
 413 }
 414
 415 lwkt_port_t
 416 tcp_addrport0(void)
 417 {
 418         return(netisr_cpuport(0));
 419 }
 420
 421 lwkt_port_t
 422 udp_addrport(in_addr_t faddr, in_port_t fport, in_addr_t laddr, in_port_t lport)
 423 {
 424         return(netisr_cpuport(udp_addrcpu(faddr, fport, laddr, lport)));
 425 }
 426
 427 /*
 428  * Used to route icmp messages to the proper protocol thread for ctlinput
 429  * operation.
 430  */
 431 lwkt_port_t
 432 udp_ctlport(int cmd, struct sockaddr *sa, void *vip)
 433 {
 434         struct ip *ip = vip;
 435         struct udphdr *uh;
 436         struct in_addr faddr;
 437         int cpu;
 438
 439         faddr = ((struct sockaddr_in *)sa)->sin_addr;
 440         if (sa->sa_family != AF_INET || faddr.s_addr == INADDR_ANY)
 441                 return(NULL);
 442         if (PRC_IS_REDIRECT(cmd)) {
 443                 /*
 444                  * See the comment in tcp_ctlport; the only difference
 445                  * is that message is forwarded to UDP protocol theads.
 446                  */
 447                 return cpu0_ctlport(cmd, sa, vip);
 448         } else if (ip == NULL || cmd == PRC_HOSTDEAD) {
 449                 /*
 450                  * XXX
 451                  * Once UDP inpcbs are CPU localized, we should do
 452                  * the same forwarding as PRC_IS_REDIRECT(cmd)
 453                  */
 454                 cpu = 0;
 455         } else {
 456                 uh = (struct udphdr *)((caddr_t)ip + (ip->ip_hl << 2));
 457
 458                 cpu = udp_addrcpu(faddr.s_addr, ip->ip_src.s_addr,
 459                                   uh->uh_dport, uh->uh_sport);
 460         }
 461         return (netisr_cpuport(cpu));
 462 }